集成运放及其应用

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1、第六章　集成运算放大器及其应用电路6.1理想的集成运放6.2比例运算电路6.3求和与积分电路6.4电压比较器6.1理想的集成运放一、集成运算放大器符号+Aod其内部是一个以差分放大电路为输入级的多级直接耦合放大电路v-v+vo+-二、电路原理图图1F007电路原理图三、理想运放的传输特性+UOMuOu+-u-O-UOM理想特性理想运放工作区：线性区和非线性区6.1.2理想运放一、理想运放的性能指标开环差模电压增益Aod=∞；输出电阻ro=0；共模抑制比KCMR=∞；差模输入电阻rid=∞；UIO=0、IIO=0

2、、UIO=IIO=0；输入偏置电流IIB=0；-3dB带宽fH=∞，等等。二、理想运放在线性工作区输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放　　大关系，即+Aod理想运放工作在线性区特点：1.理想运放的差模输入电压等于零即——“虚短”—“虚地”如2.理想运放的输入电流等于零由于rid=∞，两个输入端均没有电流，即——“虚断”三、理想运放的非线性工作区+UOMuOu+-u-O-UOM理想特性工作在线性区的条件：电路引入负反馈理想运放工作在非线性区特点：当u+>u-时，uO=+UOM当u+

3、M1.uO的值只有两种可能在非线性区内，(u+-u-)可能很大，即u+≠u-。“虚地”不存在2.理想运放的输入电流等于零运放工作在非线性区条件：电路开环或引入正反馈一般来说运放没有引入负反馈工作在线性区的范围将很小。实际运放Aod≠∞，当u+与u-差值很小时，仍有Aod(u+-u-)，运放工作在线性区。例如：F007的UoM=±14V，Aod2×105，线性区内输入电压范围uOuP-uNO实际特性非线性区非线性区线性区6.2基本运算电路集成运放的应用首先表现在它能够构成各种运算电路上。在运算电路中，集成运放必

4、须工作在线性区，在深度负反馈条件下，能够实现各种数学运算。基本运算电路包括：比例、加减、积分、微分、对数、指数6.2.1比例运算电路几点说明：*R2=R1//RF由于“虚断”，i+=0，u+=0；由于“虚短”，u-=u+=0——“虚地”由iI=iF，得反相输入端“虚地”，电路的输入电阻为Rif=R1图6.2.11.基本电路(电压并联负反馈)一、反相比例运算电路引入深度电压并联负反馈，电路的输出电阻为R0f=0二、同相比例运算电路*R2=R1//RF根据“虚短”和“虚断”的特点，可知i+=i-=0；又u-=u+=

5、uＩ得：由于该电路为电压串联负反馈，所以输入电阻很高。图6.2.3uＩRif=Ri(1+AodKf)当图6.2.3RF=0或R1=时，如下图所示三、电压跟随器Auf=1u0=uI集成电压跟随器性能优良，常用型号AD9620计算方法小结1.列出关键结点的电流方程，如P端和N端。2.根据虚短(地)、虚断的原则，进行整理。*四差分比例运算电路图差分比例运算电路在理想条件下，由于“虚断”，i+=i-=0由于“虚短”，u+=u-，所以：电压放大倍数差模输入电阻Rif=2R1例：T型网络反相比例运算电路图T型网络反相比例

6、运算电路电阻R2、R3和R4构成T形网络电路节点N的电流方程为i4=i2+i3输出电压u0=-i2R2–i4R4所以将各电流代入上式五　比例电路应用实例两个放大级。结构对称的A1、A2组成第一级，互相抵消漂移和失调。A3组成差分放大级，将差分输入转换为单端输出。当加入差模信号uI时，若R2=R3，则R1的中点为交流地电位，A1、A2的工作情况将如下页图中所示。图　三运放仪用放大器原理图由同相比例运放的电压放大倍数公式，得则同理所以则第一级电压放大倍数为：改变R1，即可调节放大倍数。R1开路时，得到单位增益。A3

7、为差分比例放大电路。当R4=R5，R6=R7时，得第二级的电压放大倍数为所以总的电压放大倍数为在电路参数对称的条件下，差模输入电阻等于两个同相比例电路的输入电阻之和例：在数据放大器中，①R1=2k，R2=R3=1k，R4=R5=2k，R6=R7=100k，求电压放大倍数；②已知集成运放A1、A2的开环放大倍数Aod=105，差模输入电阻Rid=2M，求放大电路的输入电阻。6.2.2加减运算电路一、求和运算电路。1.反相求和运算电路由于“虚断”，i-=0所以：i1+i2+i3=iF又因“虚地”，u-=0

8、所以：当R1=R2=R3=R时，图7.2.72同相求和运算电路由于“虚断”，i+=0，所以：解得：其中：由于“虚短”，u+=u-二、加减运算电路利用叠加原理求解图(a)为反相求和运算电路图(b)为同相求和运算电路若电路只有二个输入，且参数对称，电路如图上式则为图差分比例运算电路电路实现了对输入差模信号的比例运算若R1//R2//Rf＝R3//R4//R5改进电路图：高输入电阻差分比例运